4.2: Antenas RF

Las antenas son de dos tipos fundamentales: resonantes y antenas de onda viajera, ver Figura 4.1.2. Las antenas resonantes establecen una onda estacionaria de corriente con resonancia requerida generalmente establecida cuando la sección de antena tiene una longitud de cuarto o media longitud de onda. Estas antenas también se conocen como antenas de onda estacionaria. Las antenas resonantes son inherentemente de banda estrecha debido a la resonancia requerida para establecer una gran onda estacionaria de corriente. Las figuras 4.1.2 (a y b) muestran dos antenas resonantes representativas. La física del funcionamiento de una antena resonante se entiende considerando el dominio del tiempo. Primero considere el funcionamiento físico de una antena transmisora. Cuando se aplica una tensión sinusoidal al conductor

Figura\(\PageIndex{1}\): Antenas de alambre. La distancia desde el centro de una antena hasta el punto de campo\(P\) es\(r\). \(R = r\sin θ\).

de una antena, cargas, es decir, electrones libres, aceleran o desaceleran bajo la influencia de una fuente de voltaje aplicada que típicamente llega a la antena desde una tensión de onda viajera en una línea de transmisión. Cuando las cargas aceleran (o desaceleran) producen un campo EM que irradia lejos de la antena. En un punto de la antena hay una corriente sinusoidalmente variable en el tiempo, y la aceleración neta de las cargas (en carga por segundo por segundo) también es sinusoidal con una amplitud que es directamente proporcional a la amplitud de la onda sinusoidal actual. De ahí que tener una gran onda estacionaria de corriente, cuando la antena resuena sinusoidalmente, da como resultado una gran aceleración de carga y por lo tanto grandes campos radiados.

Cuando un campo EM incide sobre un conductor, el campo hace que las cargas se aceleren y, por lo tanto, inducen una tensión que se propaga en una línea de transmisión conectada a la antena de recepción. Las antenas de onda viajera, un ejemplo de una se muestra en las Figuras 4.1.2 (c), operan como líneas extendidas que gradualmente se ensanchan de manera que una onda viajera en la línea de transmisión original transita al espacio libre. Las antenas de onda viajera tienden a tener dos o más longitudes de onda largas a la frecuencia de operación más baja. Si bien son relativamente largas, son de banda ancha, muchas\(3\) o más octavas de ancho (por ejemplo, que se extienden de\(500\text{ MHz}\) a\(4\text{ GHz}\) o más). Estas antenas a veces se denominan antenas de apertura.